Giáo trình sức bền vật liệu 2 - Chương 9

Sức bền vật liệu nghiên cứu vật thể thực (công trình, chi tiết máy...). Vật thể thực có biến dạng dưới tác dụng của nguyên nhân ngoài (tải trọng, nhiệt độ, lắp ráp các chi tiết chế tạo không

SỨC BỀN VẬT LIỆU 2Trần Minh Tú

Đại học Xây dựng – Hà nội

9.1 Các khái niệm chung

9.2 Bài toán thanh chuyển động thẳng với giatốc không đổi

9.3 Bài toán dao động9.4 Bài toán va chạm

Thanh chịu tải trọng động

2 Tải trọng động

Tải trọng thay đổi theo thời gian hoặc thay đổi đột ngột, làm cho hệ phát sinh lực quán tính.

3 Phân loại tải trọng động: theo gia tốc chuyển động

•Chuyển động với gia tốc không đổi

–Chuyển động tịnh tiến: chuyển động dây cáp cân cẩu, thangmáy, vận thăng xây dựng,…

–Chuyển động quay: vô lăng quay, trục truyền động,

•Chuyển động với gia tốc thay đổi đột ngột -Bài toánva chạm: búa máy, sóng đập vào đê, kè, …

4 Phương pháp nghiên cứu bài toán động

- Các đại lượng nghiên cứu do tải trọng động gây nên:

Sđ (ứng suất, biến dạng, chuyển vị,…)

- Các đại lượng nghiên cứu do tải trọng động nhưngcoi là tĩnh gây nên: St (ứng suất, biến dạng, chuyểnvị,…)

Sđ=Kđ.St Kđ - hệ số động => Cần tìm

9.1 Các khái niệm chung

– Phương pháp năng lượng - Định luật bảo toànnăng lượng

•γ, A - trọng lượng riêng và diệntích mặt cắt ngang của dây cáp

Hãy xác định ứng suấtpháp lớn nhất xuất hiện trongdây và dầm thép khi cần cẩulàm việc.

Dây thép chịu kéo đúng tâm bởi trọng

dayt

damt

• Lực tác dụng lên hệ:- Lực kích thích F(t)- Lực quán tính Fqt

- Lực cản môi trường Fc

β - hệ số cản môi trường

δ - chuyển vị tại mặt cắt đặt khối lượng m do lực bằng 1 đ.v gây nên

yii +αyi +ωy=

a trường hợp không có lực cản2

g – gia tốc trọng trườngyt - chuyển vị tĩnh tạimặt cắt đặt khốilượng hệ, do khốilượng hệ gây nên

b trường hợp có kể đến lực cản2

c 9.3 Bài toán chuyển động với gia tốc không đổi –Dao động

2 Dao động tự do có kể đến trọng lượng của các liên kết đàn hồi.

• Ta coi hệ khảo sat là hệ một bậc tự do khi bỏ qua trọng lượng củadầm, nghĩa là bỏ qua trọng lượng của các liên kết đàn hồi

• Trong trường hợp cần có độ chính xác cao của các kết quả tính toán, ta cần phải kể đến cả trọng lượng dầm Lúc này ta qui đổi dầm có khốilượng phân bố thành dầm có khối lượng tập trung tương đương

• Giả sử dầm có chiều dài L, trọng lượng trên 1 đ.v dài là q => khốilượng trên 1đ.v dài là: q/g Khối lượng phân bố theo chiều dài dầm đượcqui đổi thành khối lượng tập trung tương đương có trị số:

Hệ số thu gọnkhối lượng

9 Dầm cong-xon: Khối lượng qui đổi đặt tại đầu tự do

Q

II Dao động kích thích của hệ 1 bậc tự do - Hiện tượng cộng hưởng

Phương trình vi phân dao động của hệ một bậc tự do

dK

Pa by

ab EI

+

1 Xác định tần số dao động riêng của dầm.

2 Tính ứng suất pháp lớn nhất trong dầm khi mô tơ làm việc.

Biết Q =2,25 kN; F0= 0,3KN ; số vòng quay n =800 vòng /phút; hệ số

cản α=1,5s-1; môđun đàn hồi của vật liệu E =2.104kN/cm2; (Khi tính bỏ qua trọng lượng bản thân của dầm).

Tra bảng thép chữ I số 18 có:Ix=1330cm4; Wx=148cm3

( 2)33

42, 25 3.10

0,048()4848.2.10 1330

s

295,6()/ 218 / 2

h

- Độ giảm thế năng Π− TNBD đàn hồi U

Định luật bảo toàn năng lượngT + U1 = Π +U2

= ++

⎝⎠ yt - chuyển vị tại mặt cắt va chạm do vậtgây va chạm đặt tĩnh gây nên

- Trường hợp P=0

= ++

- Trường hợp đặt đột ngột Kd =2

™ Các biện pháp giảm ảnh hưởng của va chạm:

- Tăng thêm khối lượng đặt sẵn

- Làm mềm kết cấu (đặt đệm mút, lò xo tại liên kết hoặc tại mc va chạm)

Biết E=2.104kN/cm2; [σ]=18kN/cm2

Chuyển vị tĩnh tại m/c va chạm:

1212

hb1 Xác định hệ số Kđ.

ydĐộ võng của dầm tại C

(2 )

ydĐộ võng tĩnh của dầm tại mặt cắt va chạm

QM= ⇒ =R

0, 2 1,5.100, 2

6.2.10 12

K=

2max . max 25,3.0,078 1,97(/)

2max 1,97(/)

σ=

đạ

đạ

???

đạ